耿敬章 劉軍海

(陜西理工學(xué)院生物科學(xué)與工程學(xué)院1， 漢中 723000)(陜西理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院2， 漢中 723000)

香樟 (Cinnamomumcamphora)，別名樟樹(shù)、芳樟等，屬樟科，樟屬植物, 主要分布在長(zhǎng)江以南地區(qū)[1]。樟樹(shù)是一種用途廣泛的經(jīng)濟(jì)樹(shù)種，其根莖、枝葉可以提煉樟腦和樟腦油等[2]。此外香樟含有揮發(fā)油，尤其以籽中為多，其脂肪酸組成以癸酸、月桂酸等中碳鏈脂肪酸為主，占90%左右[3]。香樟籽有一定的生理作用，能散寒祛濕，行氣止痛，治吐瀉，胃寒腹痛，腳氣，腫毒，具有降血脂及降膽固醇等作用[4-5]?！毒V目拾遺》記載：“磨涂腫毒；治中酒、心胃疼皆效?！薄稄V西中藥志》記載：“治嘔吐，水瀉，腹痛?！薄逗纤幬镏尽酚涊d：“利尿，解酒”[4]。研究以香樟籽為原料，對(duì)香樟籽油的響應(yīng)面提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)其體外抗氧化活性進(jìn)行研究，以期為香樟籽的綜合利用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料及方法

1.1 原料

香樟籽：采集于陜西理工學(xué)院香樟路，將采集到的香樟籽洗凈后烘干并用粉碎機(jī)粉碎后備用；CO2，食用級(jí)。

1.2 試驗(yàn)儀器與設(shè)備

HA231-50-06-C型超臨界C02流體萃取裝置:華安超臨界萃取有限公司；RE52-AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀:廣東凱文設(shè)備公司；FY135中藥草粉碎機(jī):天津市泰斯特儀器有限公司；TU-1221紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì):日本島津;TDL-40B型飛鴿牌離心機(jī):上海安亭;Al204型電子天平:梅特勒-托利多儀;DHF-9055A型電熱鼓風(fēng)干燥箱:上海一恒。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 香樟籽油超臨界CO2提取工藝流程

香樟籽→烘干→破碎→去殼→篩分→稱量→裝于萃取器→控制CO2流量→設(shè)定壓力、溫度和時(shí)間→超臨界CO2提取萃取→分離→精制香樟籽油[4]

1.3.2 香樟籽油得率計(jì)算

1.3.3 還原力的測(cè)定

采用普魯士藍(lán)法[5]。

1.3.4 DPPH·清除率的測(cè)定

將香樟籽油溶液取0.1 mL與3 mL120 μmol/L的DPPH·溶液加入同一試管中，搖勻，在黑暗中放置30 min，以無(wú)水乙醇為空白在517 nm測(cè)定其吸光度[6]，并按下式計(jì)算其清除率：

清除率=[(Ac-Ai) /Ac]×100%

式中：Ac為無(wú)水乙醇加DPPH·溶液的吸光度；Ai為香樟籽油加DPPH·溶液的吸光度。

2 結(jié)果與分析

2.1香樟籽油的超臨界CO2提取條件的優(yōu)化試驗(yàn)

2.1.1 CO2流量對(duì)香樟籽油萃取得率的影響

設(shè)定萃取壓力為30 MPa，溫度為50 ℃，萃取時(shí)間為2.5 h，研究20、25、30、35、40、45 kg/h 6個(gè)梯度的CO2流量對(duì)香樟籽油萃取得率的影響[7]。按方法1.3.1提取香樟籽油。由圖1可以看出，CO2流量應(yīng)控制在35 kg/h左右較為適宜。

圖1 CO2流量對(duì)香樟籽油得率的影響

2.1.2 萃取壓力對(duì)香樟籽油萃取得率的影響

設(shè)定CO2流量為35 kg/h，溫度為50 ℃，萃取時(shí)間為2.5 h，研究20、25、30、35、40、45 MPa 6個(gè)梯度的萃取壓力對(duì)香樟籽油萃取得率的影響。按方法1.3.1提取香樟籽油。由圖2可以看出，萃取壓力應(yīng)控制在30 MPa左右較為適宜。

圖2 萃取壓力對(duì)香樟籽油得率的影響

2.1.3 萃取時(shí)間對(duì)香樟籽油萃取得率的影響

設(shè)定CO2流量為35 kg/h，溫度為50 ℃，萃取壓力為30 MPa，研究1、1.5、2、2.5、3、3.5 h 6個(gè)梯度的萃取時(shí)間對(duì)香樟籽油萃取得率的影響[8]。按方法

圖3 萃取時(shí)間對(duì)香樟籽油得率的影響

1.3.1提取香樟籽油。由圖3可以看出，萃取時(shí)間應(yīng)控制在2.5 h左右較為適宜。

2.1.4 溫度對(duì)香樟籽油萃取得率的影響

設(shè)定CO2流量為35 kg/h，萃取時(shí)間為2.5 h，萃取壓力為30 MPa，研究40、45、50、55、60、65 ℃ 6個(gè)梯度的溫度對(duì)香樟籽油萃取得率的影響[9]。按1.3.1方法提取香樟籽油。由圖4可以看出，溫度應(yīng)控制在50 ℃左右較為適宜。

圖4 溫度對(duì)香樟籽油得率的影響

2.1.5 響應(yīng)面法優(yōu)化香樟籽油超臨界CO2萃取工藝條件

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取CO2流量、萃取壓力、萃取時(shí)間、溫度各因素的最優(yōu)試驗(yàn)范圍，研究按照表1的因素水平表，以香樟籽油得率為響應(yīng)值，采用響應(yīng)面分析法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，以確定香樟籽油得率超臨界CO2萃取最佳工藝條件。試驗(yàn)結(jié)果、回歸方程圖及響應(yīng)面方差分析結(jié)果見(jiàn)表2、表3。

表1 試驗(yàn)因素水平及編碼

根據(jù)香樟籽油提取的試驗(yàn)結(jié)果，由響應(yīng)面分析法得出關(guān)于香樟籽油提取率的二次回歸擬合方程：

提取率=30.09+0.80A+0.42B+0.92C-1.46D-3.02AB+0.71AC+2.35AD-0.91BC+0.57BD-1.36CD-2.25A2-3.22B2-2.52C2-1.62D2(式中：A為CO2流量，B為萃取壓力，C為萃取時(shí)間，D為溫度)

對(duì)香樟籽油提取的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行多元回歸分析，由回歸方程各項(xiàng)的方差分析結(jié)果(表3)可以看出，Model的F值為7 067.70，P值為<0.000 1，表明Model極顯著，同時(shí)CO2流量、萃取壓力、萃取時(shí)間和溫度都是顯著因素， CO2流量與萃取壓力、萃取時(shí)間、溫度的交互作用都顯著，萃取壓力與萃取時(shí)間、溫度的交互作用也都顯著，萃取時(shí)間與溫度的交互作用也顯著。而失擬項(xiàng)的F值為4.26，P值為0.102 0，說(shuō)明了該模型與香樟籽油提取實(shí)際情況擬合程度比較好，可以預(yù)測(cè)香樟籽油提取最佳條件。根據(jù)回歸分析結(jié)果(表3)，做出相應(yīng)曲面圖，見(jiàn)圖5～圖10。

表2 香樟籽油超臨界CO2萃取工藝設(shè)計(jì)試驗(yàn)及結(jié)果

表3 回歸方程各項(xiàng)的方差分析

注：“P>F”<0.05，代表研究因素為顯著因素。

圖5 CO2流量與萃取壓力交互作用對(duì)得率影響的響應(yīng)面圖

圖6 CO2流量與萃取時(shí)間交互作用對(duì)得率影響的響應(yīng)面圖

圖7 CO2流量與溫度交互作用對(duì)油得率影響的響應(yīng)面圖

圖8 萃取壓力與萃取提取時(shí)間交互作用對(duì)油得率影響的響應(yīng)面圖

根據(jù)香樟籽油提取試驗(yàn)結(jié)果和回歸方程各項(xiàng)的方差分析，由響應(yīng)面分析法優(yōu)化出香樟籽油提取最佳工藝條件，即CO2流量為36.13 kg/h，萃取壓力為29.88 MPa，萃取時(shí)間為2.61 h，溫度為49.25 ℃。

圖9 萃取壓力與溫度交互作用對(duì)油得率影響的響應(yīng)面圖

圖10 萃取時(shí)間與溫度交互作用對(duì)油得率影響的響應(yīng)面圖

2.1.6 驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)響應(yīng)面設(shè)計(jì)法優(yōu)化的結(jié)果，選擇香樟籽油提取率較高的3個(gè)較優(yōu)條件，將這3個(gè)試驗(yàn)條件(試驗(yàn)1～3)和響應(yīng)面設(shè)計(jì)法優(yōu)化得出的較優(yōu)條件(試驗(yàn)4)一起進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 驗(yàn)證試驗(yàn)設(shè)計(jì)表

由表4可知，響應(yīng)面設(shè)計(jì)法優(yōu)化得出的較優(yōu)條件(試驗(yàn)4)香樟籽油提取率最高，因此香樟籽油提取最佳工藝條件為CO2流量為36.1 kg/h，萃取壓力為29.9 MPa，萃取時(shí)間為2.6 h，溫度為49.3 ℃。

2.2 香樟籽油體外抗氧化活性研究

2.2.1 香樟籽油還原力測(cè)定

由圖11可知，隨著香樟籽油濃度的增加，吸光度也不斷增大，相應(yīng)的還原力也增強(qiáng)。當(dāng)香樟籽油質(zhì)量濃度大于0.3 mg/mL時(shí)，香樟籽油的吸光度明顯高于對(duì)照物VC，表明香樟籽油具有較強(qiáng)的還原能力。

圖11 香樟籽油還原力

2.2.2 香樟籽油對(duì)DPPH·的清除能力

由圖12可知，香樟籽油清除DPPH·的能力較強(qiáng)，明顯高于對(duì)照組VC；在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，隨著濃度的增加，其清除能力也逐漸增強(qiáng)，呈現(xiàn)較好的量效關(guān)系。因此，香樟籽油具有較好的清除DPPH·能力。

圖12 香樟籽油對(duì)DPPH·的清除能力

3 結(jié)論

香樟籽油超臨界CO2萃取最佳工藝條件為CO2流量為36.1 kg/h，萃取壓力為29.9 MPa，萃取時(shí)間為2.6 h，溫度為49.3 ℃。香樟籽油具有較好的還原能力，明顯高于對(duì)照組VC，而且對(duì)DPPH·有較強(qiáng)清除能力，隨著香樟籽油濃度的增加，其清除能力逐漸增強(qiáng)，明顯高于對(duì)照組VC。

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